JPS58125822A - 非晶質半導体薄膜の製造装置 - Google Patents
非晶質半導体薄膜の製造装置Info
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- JPS58125822A JPS58125822A JP57008704A JP870482A JPS58125822A JP S58125822 A JPS58125822 A JP S58125822A JP 57008704 A JP57008704 A JP 57008704A JP 870482 A JP870482 A JP 870482A JP S58125822 A JPS58125822 A JP S58125822A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、非晶質半導体薄膜の製造条件を最適化で自る
グッズマ分光制御による半導体薄膜の製造装置に関する
。
グッズマ分光制御による半導体薄膜の製造装置に関する
。
〔発明の技術的背景およびその問題点U従来、非晶質半
導体薄膜をグ關−腫電分解を用いて形成する場合、グロ
ー放電中の装置・々ツメータであるガス圧力、印加高周
波(翼?)・fワー、1ス流量、基板温度、電極間距離
等を檀々に変化させてそれぞれの条件での薄m特性を評
価することにより、個々の装置における最適な薄膜製造
条件が求められて11九、これは、#−〇最適1製造秦
件が個々の装置に対して大きな装置依存性を有している
という問題を克服で龜なかつえ理由によっている。従っ
て従来は、非晶質半導体薄膜の電気的および光電的特性
を最適化するために多層間と労力を必要とした。
導体薄膜をグ關−腫電分解を用いて形成する場合、グロ
ー放電中の装置・々ツメータであるガス圧力、印加高周
波(翼?)・fワー、1ス流量、基板温度、電極間距離
等を檀々に変化させてそれぞれの条件での薄m特性を評
価することにより、個々の装置における最適な薄膜製造
条件が求められて11九、これは、#−〇最適1製造秦
件が個々の装置に対して大きな装置依存性を有している
という問題を克服で龜なかつえ理由によっている。従っ
て従来は、非晶質半導体薄膜の電気的および光電的特性
を最適化するために多層間と労力を必要とした。
以上の欠点を克服し、迅速に*IIl製造条件と薄膜特
性との対応を得るために、最近グツズ分光光繊の利用が
提案されてい石1例えば、81とHを含むガスを用いて
非晶質重を形成するに歯って、製造条件を変化させ九場
合のプラズマ発光種O発光強度(H)(656!l1l
)及び(81H〕(414nm)の強直変化と薄膜特性
との対応性に関する研穴が幾つか行われてきた。しかし
ながら、各isO上157’ツズマ発党種の発光強度変
化と藩−特性変化との対応性に関する従来の実験結果が
統一的な結論に達しているとは言い得ない。
性との対応を得るために、最近グツズ分光光繊の利用が
提案されてい石1例えば、81とHを含むガスを用いて
非晶質重を形成するに歯って、製造条件を変化させ九場
合のプラズマ発光種O発光強度(H)(656!l1l
)及び(81H〕(414nm)の強直変化と薄膜特性
との対応性に関する研穴が幾つか行われてきた。しかし
ながら、各isO上157’ツズマ発党種の発光強度変
化と藩−特性変化との対応性に関する従来の実験結果が
統一的な結論に達しているとは言い得ない。
〔発明の目的コ
本発明は、グロー放電分解による非晶質半導体薄膜の薄
膜特性変化とプラズマ発光種の発光頻度変化との対応性
を明確化して、プラズマ分光制御による薄膜製造条件の
最適化を可能とした非晶質半導体薄膜の製造装置を提供
することを目的とする。
膜特性変化とプラズマ発光種の発光頻度変化との対応性
を明確化して、プラズマ分光制御による薄膜製造条件の
最適化を可能とした非晶質半導体薄膜の製造装置を提供
することを目的とする。
E発明の概要J
本発明の非晶質半導体薄膜製造装置でのプラズマ分光制
御の原理は次のとおシである。SiとHを含むガスを用
いて非晶質S!を製造する場合を例にとって説明する。
御の原理は次のとおシである。SiとHを含むガスを用
いて非晶質S!を製造する場合を例にとって説明する。
まず、薄膜製造条件のうち印加R)’ i9ワーまたは
ガス圧力を一定量ずつ変化させて、プラズマ発光種Si
HとHの発光強度の初期値[SiH]、(H)を求める
。RF iJ?ワーを一定量ずつ変化させて上記0区値
のRF−4’ワー依存性を求める場合、具体例として、
RF−グローの初期値をIWに設定し友後、BJr14
ワーをIWずつ変化させる度に上記のに値を求める方式
を採用し、k値のIWから100Wオでのfglf ノ
!ワー依存性を求め丸。また同様にガス圧力を一定量ず
つ変化させてKtのガス圧力依存性を求める場合、具体
例としてガス圧力の初期値を0.05 Torr K&
定した後、ifxガス圧力、 05 Torrずつ変化
させる度に上記のに値を求め、0.05 Torrから
3 Torr tでのガス圧力依存性を求めた。−例と
して、jス圧力=0.ITorr。
ガス圧力を一定量ずつ変化させて、プラズマ発光種Si
HとHの発光強度の初期値[SiH]、(H)を求める
。RF iJ?ワーを一定量ずつ変化させて上記0区値
のRF−4’ワー依存性を求める場合、具体例として、
RF−グローの初期値をIWに設定し友後、BJr14
ワーをIWずつ変化させる度に上記のに値を求める方式
を採用し、k値のIWから100Wオでのfglf ノ
!ワー依存性を求め丸。また同様にガス圧力を一定量ず
つ変化させてKtのガス圧力依存性を求める場合、具体
例としてガス圧力の初期値を0.05 Torr K&
定した後、ifxガス圧力、 05 Torrずつ変化
させる度に上記のに値を求め、0.05 Torrから
3 Torr tでのガス圧力依存性を求めた。−例と
して、jス圧力=0.ITorr。
水素希釈lO−の811(4、f JIL量=72sc
c舅、基板温度=300℃、電極間距離=35−として
グ四−徴電させた場合のに値のRFパワー依存性を嬉1
図に示す、このに値と得られた非晶質S1の薄膜特性と
の対応性はT1に示す通りになることが貞験的に判明し
た。
c舅、基板温度=300℃、電極間距離=35−として
グ四−徴電させた場合のに値のRFパワー依存性を嬉1
図に示す、このに値と得られた非晶質S1の薄膜特性と
の対応性はT1に示す通りになることが貞験的に判明し
た。
(1) PHs、 l12H6などのドーピングガス
を混合せずに、各種ガスで希釈され九81H4ガスある
い紘1 G G % gin4ガスをグロー放電させて
製造した1層の光伝導度は、上記のに値に最大値を与え
る薄膜製造条件(RF )臂ワーあるいはガス圧力)を
用iてg造した場合に、最大となる。
を混合せずに、各種ガスで希釈され九81H4ガスある
い紘1 G G % gin4ガスをグロー放電させて
製造した1層の光伝導度は、上記のに値に最大値を与え
る薄膜製造条件(RF )臂ワーあるいはガス圧力)を
用iてg造した場合に、最大となる。
(2) PHs s B2Kbなどのドーピングガス
を混合し、各種ガスで希釈された81H4がスあろい唸
i o o s 8114ガスをグロー放電させて製造
したドーピング層(P層、1層)の光伝導度及びドーピ
ング効率(すなわち暗伝導1t)は、上記のに値に最大
値を与える薄膜製造条件(IIIF )#ワーあるい祉
ガス圧力)を用いて製造した場合に、漱大となる。
を混合し、各種ガスで希釈された81H4がスあろい唸
i o o s 8114ガスをグロー放電させて製造
したドーピング層(P層、1層)の光伝導度及びドーピ
ング効率(すなわち暗伝導1t)は、上記のに値に最大
値を与える薄膜製造条件(IIIF )#ワーあるい祉
ガス圧力)を用いて製造した場合に、漱大となる。
以上の解析結果によれば、他の薄膜製造条件を一定とし
友場合のRFI譬ワーあるいはガス圧力の最適条件を求
めることかで鳶、頁に他の薄膜製造条件を撞々に変えて
に値のRp /lグローるいはガス圧力依存性を調べる
ことによ)、個々の装置において員遺し得る最も優れ友
薄膜の製造条件を完全に、かつ短時間で求めることがで
きる。
友場合のRFI譬ワーあるいはガス圧力の最適条件を求
めることかで鳶、頁に他の薄膜製造条件を撞々に変えて
に値のRp /lグローるいはガス圧力依存性を調べる
ことによ)、個々の装置において員遺し得る最も優れ友
薄膜の製造条件を完全に、かつ短時間で求めることがで
きる。
そこで本発v40俟置は、上記知見に基づ暑、グロー放
電分解時に発生する発光スペクトルを検出する分光器を
儂え、この分光器の出力によ)、特定の発光種の発光*
度を予め設定し九値に保つように膜形成装置のガス圧力
またはRF・臂ワーの少くとも一方をフィードバック制
御す形成装置11はチャンバ12内に平行に配置され九
RF [極13と基板電極14を有し、所定のガスを導
入してRF電源16からRF電力を供給してグロー放電
によシ基板15上に半導体膜を形成するものである。1
1は排気系に設けられた圧力調整パルプである。チャン
バ12内におけるグラスマ発光を石英窓11を通して分
光器1#によって分光し、フォトセンサダイオードアレ
イ20で(8iH) 、(H)の各プラズマ発光種の発
光強度を感知し、それらの発光強度をあらかじめ指定し
た一定のイ鉦に保つように、演鼻装置21でフィードバ
ックをかけて、RF電#16のピーク電圧制御及び圧力
lie贅パルノ11の開閉によるガス圧制御を自動的に
行うようになっている。ここであらかじめ指定し九(8
1H)、(H)の各!ラズマ発光種の発光強度というの
は、前述のグラズマ分光法を用いて求め九最適薄膜製造
条件下における各グッズマ発光種の発光強度である。
電分解時に発生する発光スペクトルを検出する分光器を
儂え、この分光器の出力によ)、特定の発光種の発光*
度を予め設定し九値に保つように膜形成装置のガス圧力
またはRF・臂ワーの少くとも一方をフィードバック制
御す形成装置11はチャンバ12内に平行に配置され九
RF [極13と基板電極14を有し、所定のガスを導
入してRF電源16からRF電力を供給してグロー放電
によシ基板15上に半導体膜を形成するものである。1
1は排気系に設けられた圧力調整パルプである。チャン
バ12内におけるグラスマ発光を石英窓11を通して分
光器1#によって分光し、フォトセンサダイオードアレ
イ20で(8iH) 、(H)の各プラズマ発光種の発
光強度を感知し、それらの発光強度をあらかじめ指定し
た一定のイ鉦に保つように、演鼻装置21でフィードバ
ックをかけて、RF電#16のピーク電圧制御及び圧力
lie贅パルノ11の開閉によるガス圧制御を自動的に
行うようになっている。ここであらかじめ指定し九(8
1H)、(H)の各!ラズマ発光種の発光強度というの
は、前述のグラズマ分光法を用いて求め九最適薄膜製造
条件下における各グッズマ発光種の発光強度である。
この半導体製造装置を用いれば、1層の場合最大の光体
導度を有し、ドーピング層の場合、最大のドーピング効
率及び光体導度を有する薄膜を常に再現性よく製造する
ことが可能である。
導度を有し、ドーピング層の場合、最大のドーピング効
率及び光体導度を有する薄膜を常に再現性よく製造する
ことが可能である。
以下に上記の製造装置を用いて非晶質s1薄膜を製造し
た具体的な実験例をいくつか示す。下記はいずれも基板
温度=300C、メインがスとして水素希釈1048i
H4流量−72100M 。
た具体的な実験例をいくつか示す。下記はいずれも基板
温度=300C、メインがスとして水素希釈1048i
H4流量−72100M 。
ドーピングガスとして水素希釈2500 ppmPH5
あるいは2500 ppm 82H4流量−30mcc
m。
あるいは2500 ppm 82H4流量−30mcc
m。
電極間距離=35■に固定した場合の例である。
(実験5例1)
ガス圧力= 1.0 Torrとして目−製造条件下で
グロー放電を行い、K値のRF /?クワ−存性を検討
し九ととるBF’切−=5Wにおいてに1は最大値O]
t−示し友、この条件下において上記の半導体劇造am
にモニターされたlツズマ発光種の発光強度(81H)
、(H)を利用して、これらを一定に保りように設定し
、フィートノ9ツタをかけながら薄膜【製造した。結果
的に、波長−63281、入射フォトン数−1,I X
10 / 3” ・met ノ”/ltI[射した
と暑、光体導度−2,ki X I O−’Q−’cs
−’を有する1層t−製造することができた。普た確l
iO意味で、実際にガス圧力= 1.0Torrとして
種々K RF /4ワーを変えて19を製造したが、鼠
F)昔ワー−5Wのときの薄膜が最大の光体導度を示し
ていることがわかっ九。縞3図に上に2製造′秦件下で
の光体導度σ、とに値C) RFパワー依依存 性を示す。
グロー放電を行い、K値のRF /?クワ−存性を検討
し九ととるBF’切−=5Wにおいてに1は最大値O]
t−示し友、この条件下において上記の半導体劇造am
にモニターされたlツズマ発光種の発光強度(81H)
、(H)を利用して、これらを一定に保りように設定し
、フィートノ9ツタをかけながら薄膜【製造した。結果
的に、波長−63281、入射フォトン数−1,I X
10 / 3” ・met ノ”/ltI[射した
と暑、光体導度−2,ki X I O−’Q−’cs
−’を有する1層t−製造することができた。普た確l
iO意味で、実際にガス圧力= 1.0Torrとして
種々K RF /4ワーを変えて19を製造したが、鼠
F)昔ワー−5Wのときの薄膜が最大の光体導度を示し
ていることがわかっ九。縞3図に上に2製造′秦件下で
の光体導度σ、とに値C) RFパワー依依存 性を示す。
、騒
(51IJII例2)
ガス圧力= 0.I Torrとして1層製造条件下で
グロー放電を行い、K値のUパワー依存性【検討し良と
ころ、 RFパワー=30Wにおいてに値は最大値0.
4【示した。その製造牽伸下でのグッズマ発光種の発光
強度(SIH)、(H)を一定に保つようにフィートノ
童ツクをかけながら上記の半導体製造装置を用いて薄膜
を製造し友。実験例1と同様K、その膜に波長−632
81,入射フォトン数−1,IXlが’/m” s@e
の光を照射したとき、光体導度は6. z x 1o−
30−’am”&る値を示した。実際にガス圧=0.
I TorrでRFノ譬クワ−変えて電層を製造する実
験仕い、それらの特性を調べたが、中は如、RFノ譬ク
ワ−30Wのときのn層膜が最大の光体導度を有してい
ることがわかった。また上記のRF /lワー=30W
で製造したn層膜は暗伝導度F、Te!4.2X10
Ω1を示し、実験にfス圧w O,I TorrでR
Fノダワーを変化させて、薄膜を製造し暗導度の1li
F /lワー依存性を調べる実験を行ったところ、確か
K RF−クワ−、=3 GWのと自に製造し九鳳層膜
が最大の暗伝導度すなわちドーピング効率を有している
ことがわかった。K4Hに上記製造条件下での暗伝導度
g、とに値のRF/9ワー依存性を示す。
グロー放電を行い、K値のUパワー依存性【検討し良と
ころ、 RFパワー=30Wにおいてに値は最大値0.
4【示した。その製造牽伸下でのグッズマ発光種の発光
強度(SIH)、(H)を一定に保つようにフィートノ
童ツクをかけながら上記の半導体製造装置を用いて薄膜
を製造し友。実験例1と同様K、その膜に波長−632
81,入射フォトン数−1,IXlが’/m” s@e
の光を照射したとき、光体導度は6. z x 1o−
30−’am”&る値を示した。実際にガス圧=0.
I TorrでRFノ譬クワ−変えて電層を製造する実
験仕い、それらの特性を調べたが、中は如、RFノ譬ク
ワ−30Wのときのn層膜が最大の光体導度を有してい
ることがわかった。また上記のRF /lワー=30W
で製造したn層膜は暗伝導度F、Te!4.2X10
Ω1を示し、実験にfス圧w O,I TorrでR
Fノダワーを変化させて、薄膜を製造し暗導度の1li
F /lワー依存性を調べる実験を行ったところ、確か
K RF−クワ−、=3 GWのと自に製造し九鳳層膜
が最大の暗伝導度すなわちドーピング効率を有している
ことがわかった。K4Hに上記製造条件下での暗伝導度
g、とに値のRF/9ワー依存性を示す。
これらの実験例から容易に類推されるように、本発明は
RF /譬ワーを一定とし、K値のガス圧力依存性を利
用する場合にも適用することができ、1九ドーピング膜
が2層編の場合にもその筒筐適用することができる。t
iメインガスとして5t2a4fスを用いてグロー放電
によプ非晶質81を作る場合は勿論、同様の原塩で化合
物ガスのグロー放電分解によシ非晶質半導体薄膜を製造
する場合に本発明は有用である。
RF /譬ワーを一定とし、K値のガス圧力依存性を利
用する場合にも適用することができ、1九ドーピング膜
が2層編の場合にもその筒筐適用することができる。t
iメインガスとして5t2a4fスを用いてグロー放電
によプ非晶質81を作る場合は勿論、同様の原塩で化合
物ガスのグロー放電分解によシ非晶質半導体薄膜を製造
する場合に本発明は有用である。
第1図はグロー放電分解時の発光スペクトルのilFノ
母ワー依存性の一例を示す図、第2図は本発明の一実施
例の半導体薄膜装置の!ロック図、第3図は、実験例1
による非晶質Siの1層における光体導度q のRF
Aワー依存性及びf、hとh K値との対応を示す図、#I4図は実験例2による1層
における暗伝導ti ’icyのRF z#クワ−存性
及び!冨!とに値との対応を示す図である。 11・・・膜形成装置、12・・・チャンバ、11・・
・RF電他、14・・・基板電極、15・・・基板、1
6・・・RF電源、11・・・圧力調整パルプ、18・
・・石英窓、19・・・分光器、20・・・7オトセン
サダイオードアレイ、21・・・演算装置。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1− 1211 6 1311 04 I411 1σ RF)S:ツー (W)
母ワー依存性の一例を示す図、第2図は本発明の一実施
例の半導体薄膜装置の!ロック図、第3図は、実験例1
による非晶質Siの1層における光体導度q のRF
Aワー依存性及びf、hとh K値との対応を示す図、#I4図は実験例2による1層
における暗伝導ti ’icyのRF z#クワ−存性
及び!冨!とに値との対応を示す図である。 11・・・膜形成装置、12・・・チャンバ、11・・
・RF電他、14・・・基板電極、15・・・基板、1
6・・・RF電源、11・・・圧力調整パルプ、18・
・・石英窓、19・・・分光器、20・・・7オトセン
サダイオードアレイ、21・・・演算装置。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1− 1211 6 1311 04 I411 1σ RF)S:ツー (W)
Claims (1)
- 低圧ガスのグロー放電分解を用いて非晶質半導体薄膜を
形成する膜形成装置と、グロー款電分解時に発生する発
光スペタトルを検出する分光器と、この分光器の出力に
よシ特定の発光種の発光強度を予め設定し友値に保つよ
うに繭記WX影成装置のガス圧力まえは印加高周波・奢
ワーの少くとも一方をフィードバック制御する手段とを
備え九ことを特徴とする非晶質半導体薄膜の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57008704A JPS58125822A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 非晶質半導体薄膜の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57008704A JPS58125822A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 非晶質半導体薄膜の製造装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58125822A true JPS58125822A (ja) | 1983-07-27 |
Family
ID=11700318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57008704A Pending JPS58125822A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 非晶質半導体薄膜の製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58125822A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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